光変調器の基本原理

光変調器、光の強度を制御するために使用され、電気光学、熱光学、音響光学、全光学の分類、電気光学効果の基本理論。
光変調器は、高速・短距離光通信において最も重要な集積光デバイスの一つです。光変調器は、その変調原理により、電気光学式、熱光学式、音響光学式、全光学式などに分類されます。これらの基本理論は、電気光学効果、音響光学効果、磁気光学効果、フランツ・ケルディッシュ効果、量子井戸シュタルク効果、キャリア分散効果といった様々な形態に基づいています。

その電気光学変調器光変調器は、電圧または電界の変化によって出力光の屈折率、吸収率、振幅、位相を調整するデバイスです。損失、消費電力、速度、集積度の点で他の変調器よりも優れており、現在最も広く使用されている変調器です。光伝送、送受信のプロセスにおいて、光変調器は光の強度を制御するために使用され、その役割は非常に重要です。

光変調の目的は、背景信号の除去、ノイズの除去、干渉防止など、目的の信号または伝送情報を変換して、処理、伝送、検出を容易にすることです。

変調タイプは、情報が光波のどこにロードされるかに応じて、次の 2 つの大きなカテゴリに分けられます。

1つは光源の駆動力を電気信号で変調する方法であり、もう1つは放送を直接変調する方法です。

前者は主に光通信に使用され、後者は主に光センシングに使用されます。略して、内部変調と外部変調と呼ばれます。

変調方式に応じて、変調タイプは次のようになります。

1) 強度変調;

2) 位相変調;

3) 偏光変調

4) 周波数および波長の変調。

1.1、強度変調

光強度変調は、光の強度を変調対象とし、外部要因を利用して直流または低速の光信号の変化をより高速な光信号の変化に変換し、交流周波数選択増幅器を使用して増幅し、その後、連続的に測定される量を測定するものです。

1.2、位相変調

外部要因を利用して光波の位相を変化させ、位相の変化を検出することで物理量を測定する原理を光位相変調と呼びます。

光波の位相は、光伝播の物理的な長さ、伝播媒体の屈折率およびその分布によって決定されます。つまり、上記のパラメータを変更することで光波の位相の変化を生成し、位相変調を実現できます。

通常、光検出器は光波の位相の変化を感知できないため、外部の物理量の検出を実現するために、光の干渉技術を使用して位相変化を光強度の変化に変換する必要があります。したがって、光位相変調は 2 つの部分を含める必要があります。1 つは光波の位相変化を生成する物理的なメカニズムであり、2 つ目は光の干渉です。

1.3. 偏光変調

光変調を実現する最も簡単な方法は、2枚の偏光板を互いに回転させることです。マルスの定理によれば、出力光強度はI=I0cos2αとなります。

ここで、I0 は主面が一致する場合に 2 つの偏光子が通過する光の強度を表します。Alpha は 2 つの偏光子の主面間の角度を表します。

1.4 周波数と波長の変調

外部要因を利用して光の周波数または波長を変化させ、光の周波数または波長の変化を検出することで外部物理量を測定する原理を光の周波数および波長変調と呼びます。